CN204963944U - 一种液压式电极位置检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种液压式电极位置检测装置，属于冶金过程物位检测领域。本实用新型的检测装置由连动装置、物位-压力转换装置、变送及数据处理装置组成。连动装置包括：动滑轮、不锈钢细绳、定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ、钢缆套圈；物位-压力转换装置包括:细软管、细软管圈、储液瓶、硅油、密封螺栓；变送及数据处理装置包括：主机、压力变送器。本实用新型能适应环境温度高、粉尘严重、细微颗粒易粘附探头的电热前床，可以克服现有物位检测仪表与密度检测仪表不适用于电热前床在线检测的不足。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液压式电极位置检测装置，属于冶金过程物位检测领域。
背景技术
电热前床是有色金属冶金生产中的大型关键设备，电热前床处理的是熔炼炉输出的金属锍，它由特种三相变压器供电，通过调节电极插入熔池的深度来改变电极电流的大小。为了保持三相电流平衡稳定、温度稳定，让渣、金属得到良好分离，保护变压器运行安全，延长电热前床使用寿命。在实际工艺控制中，一般通过控制三相电极的位置高度来控制插入深度，从而控制三相电流和熔渣温度，使电热前床中的金属锍处于理想的物理化学状态。
由于电热前床三相电极插入高温熔渣中不断被消耗，因此实时检测电极位置高度对于实现电热前床的高效运行以及自动控制十分重要。由于电热前床环境温度高、粉尘大、烟尘粘附严重，采用目前的雷达物位计、超声波物位计等物位检测仪表很难适应电极位置的检测，目前还没有精确可靠的方法对电热前床的电极位置进行检测。虽然目前出现了采用编码器进行电极位置高度检测的装置，但容易受打滑、漏码、断电等因素影响。
发明内容
为了克服现有电极位置检测存在的适应性差、可靠性低、累积误差大、不便调试、应用复杂等不足，本实用新型提供一种精度高、可靠性强、耐高温、抗粉尘、抗腐蚀、通用性好的装置与方法，特别适用于电热前床等冶炼设备的电极位置高度检测；
本实用新型提供的一种液压式电极位置检测装置包括连动装置、物位-压力转换装置、变送及数据处理装置；
所述连动装置包括动滑轮6、不锈钢细绳7、定滑轮Ⅰ8、定滑轮Ⅱ9、钢缆套圈10；不锈钢细绳7的一端通过钢缆套圈10固定在卷扬机17的钢缆上，中间分别跨接在定滑轮9、定滑轮8和动滑轮6上，另一端固定在动滑轮6上；
物位-压力转换装置包括:细软管3、细软管圈4、储液瓶5、硅油12、密封螺栓14；动滑轮6的下端挂着储液瓶5，细软管3的一端与储液瓶5连接，另一端与压力变送器2连接，细软管3的中间部分盘成圈状，形成细软管圈4；
变送及数据处理装置包括主机1、压力变送器2，主机1与压力变送器2相连；细软管3、细软管圈4、储液瓶5、动滑轮6位于套筒11的内部。
本实用新型所述储液瓶5的上端设有储液瓶吊环13和密封螺栓14，储液瓶5的内部装有硅油12，储液瓶5内充满硅油12并通过密封螺栓14密封储液瓶吊环13与动滑轮6之间为活连接。
本实用新型的工作原理：不锈钢细绳7受储液瓶5和动滑轮6等重力的联合作用，一直处于拉紧状态，并且其移动距离等于卷扬机钢绳的移动距离，不锈钢细绳7牵引储液瓶5垂直升降，储液瓶5的升降距离等于电极升降距离的三分之一，压力变送器2的信号送入主机1，可计算出电极的移动距离。
通过连动装置和物位-压力转换装置的联合作用，使得储液瓶5的位置高度变化量与电极位置高度变化量成比例关系，而压力变送器2检测到的硅油12的压力与储液瓶5的液体高度成比例关系，这样就可以将电极的位置变化转换为硅油12的压力变化，通过压力变送器2对硅油12压力进行检测，并输出与压力成正比的4-20mA电流信号，电流信号送入主机1进行处理，电极位置高度的计算公式为
H＝H0-KH(N1-N10)
其中，H为电极位置高度；H0为原始电极位置高度，即电极放到底时电极上端到电热前床底部的距离；KH为高度系数，通过适当移动电极距离，利用H的变化值除以N1的变化值获得，例如，当电极位置高度改变ΔH时,压力的实时A/D转换值改变量为ΔN，则KH＝-ΔH/ΔN；N10为压力的零点A/D转换值，即电极刚到底时压力通道的A/D转换值；N为压力的实时A/D转换值。
本实用新型的有益效果是：
(1)电热前床熔渣温度很高、环境恶劣，现有的物位检测设备难以适用，通过本实用新型检测电热前床电极的位置高度，可以为冶金生产过程中电极升降的人工操作或自动控制提供重要的数据；
(2)采用本实用新型可以克服现有工业用物位检测仪表不能适应物体位置快速变化的跟踪检测，能准确地检测电极的位置高度，为实现电热前床电极的自动控制提供准确快速的检测数据。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为储液瓶的结构示意图。
图中，1是主机，2是压力变送器，3是细软管，4是细软管圈，5是储液瓶，6是动滑轮，7是不锈钢细绳，8是定滑轮Ⅰ，9是定滑轮Ⅱ，10是钢缆套圈，11是套筒，12是硅油，13是储液瓶吊环，14是密封螺栓，15是滑轮Ⅰ，16是滑轮Ⅱ，17-电动卷扬机，18-电热前床，19-电极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述液压式电极位置检测装置包括连动装置、物位-压力转换装置、变送及数据处理装置；
所述连动装置包括动滑轮6、不锈钢细绳7、定滑轮Ⅰ8、定滑轮Ⅱ9、钢缆套圈10；不锈钢细绳7的一端通过钢缆套圈10固定在卷扬机17的钢缆上，中间分别跨接在定滑轮9、定滑轮8和动滑轮6上，另一端固定在动滑轮6上；
物位-压力转换装置包括:细软管3、细软管圈4、储液瓶5、硅油12、密封螺栓14；动滑轮6的下端挂着储液瓶5，细软管3的一端与储液瓶5连接，另一端与压力变送器2连接，细软管3的中间部分盘成圈状，形成细软管圈4；
变送及数据处理装置包括主机1、压力变送器2，主机1与压力变送器2相连；细软管3、细软管圈4、储液瓶5、动滑轮6位于套筒11的内部。
本实施例所述储液瓶5的上端设有储液瓶吊环13和密封螺栓14，储液瓶5的内部装有硅油12。
本实施例所述液压式电极位置检测装置用于铜熔炼的电热前床，应用现场的条件为：电热前床的深度为2m，电极为石墨电极，电极的截面积为0.16m2，电极的初始长度为15m，电极的线密度为320kg/m，熔渣的密度变化范围为6900-7300kg/m3，钢缆的直径为30mm。
为了满足本应用条件下的检测需要，各部件的型号或规格为：主机1型号为IMC-821，带两路16位A/D输入通道，通道具有信号放大功能，放大倍数为1-5000；压力变送器2型号为3051TG，压力检测范围为0-60KPa，两线制，供电为24VDC；细软管3的内径为2mm,外径为4mm，材质为聚四氟乙烯，保护套为304L不锈钢网；将细软管3盘成细软管圈4的直径约为80mm；储液瓶5的材质为304L不锈钢，内径为50mm，外径为56mm，长度为60mm；动滑轮6的规格为宽*长＝26mm*120mm；不锈钢细绳7的直径为2mm，定滑轮8和定滑轮9的规格为M50，材质为不锈钢；钢缆套圈的直径为35mm，材质为304L不锈钢；套筒11的内径为Φ120mm,外径为Φ126mm，材质为铸钢；硅油12的密度为960kg/m3；储液瓶吊环13的直径为25mm，材质为304L不锈钢；密封螺栓14的规格为M6X8，材质为304L不锈钢。
电热前床电极位置高度的测量方法为：
通过连动装置和物位-压力转换装置的联合作用，将电极的位置变化转换为硅油压力的变化，通过压力变送器2对硅油12压力进行检测，并输出与压力成正比的4-20mA电流信号，电流信号送入主机1进行处理，电极位置高度的计算公式为：
H＝H0-KH(N1-N10)
其中，H为电极位置高度；H0为原始电极位置高度，即电极放到底时电极上端到电热前床底部的距离；KH为高度系数，通过适当移动电极距离，利用H和N1值计算获得；N10为压力的零点A/D转换值，即电极刚到底时压力通道的A/D转换值；N为压力的实时A/D转换值。
本实施例中，H0＝15m，KH＝6.72×10-4，N10＝7862，N1的变化范围为7862～30160。
实施例2
本实施例所述液压式电极位置检测装置包括连动装置、物位-压力转换装置、变送及数据处理装置；
所述连动装置包括动滑轮6、不锈钢细绳7、定滑轮Ⅰ8、定滑轮Ⅱ9、钢缆套圈10；不锈钢细绳7的一端通过钢缆套圈10固定在卷扬机17的钢缆上，中间分别跨接在定滑轮9、定滑轮8和动滑轮6上，另一端固定在动滑轮6上；
物位-压力转换装置包括:细软管3、细软管圈4、储液瓶5、硅油12、密封螺栓14；动滑轮6的下端挂着储液瓶5，细软管3的一端与储液瓶5连接，另一端与压力变送器2连接，细软管3的中间部分盘成圈状，形成细软管圈4；
变送及数据处理装置包括主机1、压力变送器2，主机1与压力变送器2相连；细软管3、细软管圈4、储液瓶5、动滑轮6位于套筒11的内部。
本实施例所述储液瓶5的上端设有储液瓶吊环13和密封螺栓14，储液瓶5的内部装有硅油12。
本实施例所述液压式电极位置检测装置用于铜熔炼的电热前床，现场数据为：电热前床的深度为2.5m，电极为石墨电极，电极的截面积为0.25m2，电极的初始长度为18m，电极的线密度为500kg/m，熔渣的密度变化范围为8900-1010kg/m3，钢缆的直径为35mm。
为了满足本应用条件下的检测需要，各部件的型号或规格为：
主机1型号为IMC-821，带两路16位A/D输入通道，通道具有信号放大功能，放大倍数为1-5000；压力变送器2型号为EJA430A，压力检测范围为0-80KPa，两线制，供电为24VDC；细软管3的内径为1.5mm,外径为3mm，材质为聚四氟乙烯，保护套为不锈钢网；将细软管3盘成细软管圈4的直径约为70mm；储液瓶5的材质为304L不锈钢，内径为40mm，外径为46mm，长度为50mm；动滑轮6的规格为宽*长＝20mm*100mm；，不锈钢细绳7的直径为1.5mm，定滑轮8和定滑轮9的规格为M40，材质为不锈钢；钢缆套圈的直径为40mm，材质为304L不锈钢；套筒11的内径为Φ100mm,外径为Φ106mm，材质为铸钢；硅油12的密度为960kg/m3；储液瓶吊环13的直径为20mm，材质为304L不锈钢；密封螺栓14的规格为M5X6，材质为304L不锈钢。
电极位置高度的测量方法为：
电极位置高度指电极上端到电热前床底部的距离。
通过连动装置和物位-压力转换装置的联合作用，将电极的位置变化转换为硅油压力的变化，通过压力变送器2对硅油12压力进行检测，并输出与压力成正比的4-20mA电流信号，电流信号送入主机1进行处理，电极位置高度的计算公式为：
H＝H0-KH(N1-N10)
其中，H为电极位置高度；H0为原始电极位置高度，也就是未使用前电极触及电热前床底部时的电极上端高度；KH为高度系数，通过分段适当移动电极距离，利用H和N1值计算获得；N10为压力的零点A/D转换值，即电极触及电热前床底部时压力通道的A/D转换值；N为压力的实时A/D转换值。
本例中，H0＝18m，N10＝6820，KH＝7.92×10-4，N1的变化范围为6820～29540。
实施例3
本实施例所述液压式电极位置检测装置包括连动装置、物位-压力转换装置、变送及数据处理装置；
所述连动装置包括动滑轮6、不锈钢细绳7、定滑轮Ⅰ8、定滑轮Ⅱ9、钢缆套圈10；不锈钢细绳7的一端通过钢缆套圈10固定在卷扬机17的钢缆上，中间分别跨接在定滑轮9、定滑轮8和动滑轮6上，另一端固定在动滑轮6上；
物位-压力转换装置包括:细软管3、细软管圈4、储液瓶5、硅油12、密封螺栓14；动滑轮6的下端挂着储液瓶5，细软管3的一端与储液瓶5连接，另一端与压力变送器2连接，细软管3的中间部分盘成圈状，形成细软管圈4；
变送及数据处理装置包括主机1、压力变送器2，主机1与压力变送器2相连；细软管3、细软管圈4、储液瓶5、动滑轮6位于套筒11的内部。
本实施例所述储液瓶5的上端设有储液瓶吊环13和密封螺栓14，储液瓶5的内部装有硅油12。
本实施例所述液压式电极位置检测装置用于铜熔炼的电热前床，现场数据为：电热前床的深度为2.2m，电极为石墨电极，电极的截面积为0.2m2，电极的初始长度为13m，电极的线密度为400kg/m，熔渣的密度变化范围为5100-5700kg/m3，钢缆的直径为30mm。
为了满足本应用条件下的检测需要，各部件的型号或规格为：
主机1采用S7-200PLC,由PLC、信号放大模块、电源等组成，CPU型号为6ES7214-1AD23-0XB0，A/D模块型号为UN231-0HH32-0XA016位，D/A模块型号为UN232-0HB22-0XA012位，信号放大器型号为RW-ST01A放大倍数为1-6000，电源为24VDC；压力变送器2型号为3051，压力检测范围为0-60KPa，两线制，供电为24VDC；细软管3的内径为1.5mm,外径为3mm，材质为聚四氟乙烯，保护套为不锈钢网；将细软管3盘成细软管圈4的直径约为80mm；储液瓶5的材质为304L不锈钢，内径为44mm，外径为50mm，长度为40mm；动滑轮6的规格为宽*长＝24mm*110mm；，不锈钢细绳7的直径为1.5mm，定滑轮8和定滑轮9的规格为M50，材质为不锈钢；钢缆套圈的直径为35mm，材质为304L不锈钢；套筒11的内径为Φ100mm,外径为Φ106mm，材质为铸钢；硅油12的密度为960kg/m3；储液瓶吊环13的直径为20mm，材质为304L不锈钢；密封螺栓14的规格为M6X6，材质为304L不锈钢。
电极位置高度的测量方法为：
通过连动装置和物位-压力转换装置的联合作用，将电极的位置变化转换为硅油压力的变化，通过压力变送器2对硅油12压力进行检测，并输出与压力成正比的4-20mA电流信号，电流信号送入主机1进行处理，电极位置高度的计算公式
H＝H0-KH(N1-N10)
其中，H为电极位置高度；H0为原始电极位置高度，也就是未使用前电极触及电热前床底部时的电极上端高度；KH为高度系数，通过分段适当移动电极距离，利用H和N1值计算获得；N10为压力的零点A/D转换值，即电极触及电热前床底部时压力通道的A/D转换值；N为压力的实时A/D转换值。
本例中，H0＝13m，N10＝11020，KH＝6.62×10-4，N1的变化范围为11020～30650。
Claims (3)
1.一种液压式电极位置检测装置，其特征在于：所述检测装置包括连动装置、物位-压力转换装置、变送及数据处理装置；
所述连动装置包括动滑轮(6)、不锈钢细绳(7)、定滑轮Ⅰ(8)、定滑轮Ⅱ(9)、钢缆套圈(10)；不锈钢细绳(7)的一端通过钢缆套圈(10)固定在卷扬机(17)的钢缆上，另一端固定在动滑轮(6)上；不锈钢细绳(7)的中间分别跨接在定滑轮Ⅱ(9)、定滑轮Ⅰ(8)和动滑轮(6)上；
物位-压力转换装置包括:细软管(3)、细软管圈(4)、储液瓶(5)、密封螺栓(14)；动滑轮(6)的下端挂着储液瓶(5)，细软管(3)的一端与储液瓶(5)连接，另一端与压力变送器(2)连接，细软管(3)的中间部分盘成圈状，形成细软管圈(4)；
变送及数据处理装置包括主机(1)、压力变送器(2)，主机(1)与压力变送器(2)相连。
2.根据权利要求1所述的液压式电极位置检测装置，其特征在于：细软管(3)、细软管圈(4)、储液瓶(5)、动滑轮(6)位于套筒(11)的内部。
3.根据权利要求1所述的液压式电极位置检测装置，其特征在于：所述储液瓶(5)的上端设有储液瓶吊环(13)和密封螺栓(14)，储液瓶(5)的内部装有硅油(12)，储液瓶(5)内充满硅油(12)并通过密封螺栓(14)密封储液瓶吊环(13)与动滑轮(6)之间为活连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN106643963A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-10 | 无锡优耐特净化装备有限公司 | 电极式液位计 |
| CN110509564A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 烟台维远科技有限公司 | 一种汽车油管对接插管设备 |
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2015
- 2015-05-11 CN CN201520300194.7U patent/CN204963944U/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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